华南理工大学梁振兴团队万凯博士等报道了一种Ni掺杂Bi纳米片用于电催化二氧化碳还原产甲酸反应，研究了Ni掺杂对Bi纳米片p轨道电子结构的调变规律，揭示了电催化二氧化碳还原产甲酸活性提升机制。

电催化二氧化碳还原反应（CO₂RR）能将大气中CO₂转化为高附加值液体燃料和化工原料，在缓解能源危机和环境问题方面有着重要的应用前景。甲酸（HCOOH）作为最具经济效益的还原产物之一，被认为是一种理想的氢载体及有价值的液体燃料。当前CO₂RR产HCOOH仍存在不少挑战，如CO₂活化限制导致其电催化剂活性和选择性不足、材料稳定性差等。因此，开发高效稳定的电催化材料是当前的研究重点。

近年来，金属基电催化剂（尤其是p区金属）被用于CO₂RR产HCOOH反应，Bi基催化剂因其活性和选择性受到广泛关注。华南理工大学傅志勇教授、万凯博士报道了一种Ni掺杂Bi纳米片（Ni@Bi-NS）催化剂用于CO₂RR产HCOOH反应，研究了Ni掺杂对Bi纳米片p轨道电子结构的影响，揭示了Ni掺杂Bi纳米片CO₂RR产HCOOH活性提升机制。电化学研究结果表明，Ni@Bi-NS催化剂较Bi纳米片（Bi-NS）催化剂显示出更高的电催化活性及选择性；Ni@Bi-NS催化剂在-1.1 V（vs. RHE）时产HCOOH电流密度达51 mA cm^-2，是Bi-NS催化剂的两倍；其在较宽电位范围（-0.8 V~ -1.1 V）内产HCOOH法拉第效率均大于92.0%，最高值达98.4%。实验与密度泛函理论（DFT）计算结果表明，CO₂RR产HCOOH中间体*OCHO的形成能垒较*H或*COOH低，CO₂中O原子吸附在Bi位点上，CO₂RR以质子耦合电子转移途径进行；Ni掺杂后，Ni上电子部分转移至邻近Bi原子使其p轨道电子密度状态增加并向费米能级移动，有利于p轨道与CO₂的π*轨道之间的轨道杂化，从而降低产HCOOH中间体*OCHO的形成能垒，促进CO₂活化。该研究工作通过实验与理论研究揭示了Bi基催化剂p轨道电子结构调控行为及CO₂RR产HCOOH活性提升机制，为高效CO₂RR产HCOOH电催化剂的理性设计及机理研究提供了思路。